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 [ 8 Beiträge ]  Gehe zu Seite 1,
Autor Nachricht
 Betreff des Beitrags: Wie Kreuzkorrelation von zwei I/Q-Streams eines Radiosenders
Moin und frohe Weihnachten euch allen! :)

damit euch auch nicht so langweilig in den ruhigen Stunden werden wird, habe ich mal eine kleine Frage an nicht nur Funkamateure da draussen. Denn wenn ich sowas woanders gefragt habe kam immer "da nimmst du EINFACH FFT und dann klappt das!" als Antwort. Aber das klappt noch nicht so, wie ich das brauche :D.

Daher nochmal einen Schritt zurück:
Ich will mit zwei I/Q Aufnahmen eines analogen Radiosenders Kreuzkorrelation machen.
Also eine kleine Sequence aus der einen Aufnahme in der anderen langen Aufnahme wiederfinden.
Dazu habe ich hier zwei Aufnahmen mit dem RTLSDR Dongle gemacht http://filebin.net/8nevid3yk3 und es mit Python und numpy versucht ein 1000 sample langes Needle in dem anderen 2000000 Haystack zu finden. Da ich die Aufnahmen gleichzeitig gestartet habe, können da nur ein paar Millisekunden Schift zwischen liegen und 2000000 Samples sollten erstmal ausreichen.
Aber ich finde noch keine gute Übereinstimmung. Denn wenn ich nach den ersten 1000 Samples die Samples der Needle leicht verschiebe und nochmal suche, lieg das Ergebnis ganz woanders und nicht um diesen neuen Shift daneben.

Ich denk mir, dass es vielleicht damit zusammen hängen könnte, dass ich einen analogen Radiosender korrelieren will, der seine Musikinformationen ja nicht mit 2MHz sondern im KHz Bereich auf den Träger moduliert und ich vielleicht daher zu viele Samples korreliere und es ihm daher nicht eindeutig genau ist. Aber ich bin mir da nicht sicher. Daher bin ich hier.

Vielleicht kann mir da jemand eine bereits existierende Software empfehlen um erstmal zu schauen, ob in beiden Signalen das Gleiche drin ist. Oder auch gerne einen besseren Ansatz anbieten, den ich mal testen kann.
Das wäre super! :)

Grüße, Andreas


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Wie Kreuzkorrelation von zwei I/Q-Streams eines Radiosen
Hallo Andreas,

vielleicht erklärst du erstmal warum du das überhaupt machen willst.
Ich habe mich zwar in der Praxis mit sowas noch nie beschäftigt, aber als erstes wirst du ein robustes Maß für die Kreuzkorrelation brauchen.
Mein erster Ansatz wäre folgender:
Ein Fenster zu N Samples wählen. Dann das Fenster jeweils über die Aufnahmen "schieben" und mit einer Fourieranalyse die Spektralsequenzen der Aufnahmen berechnen.
Dann müsste man "nur" noch die beiden Sequenzen gegenseitig "durchschieben" und die Amplitudendifferenz der FFT-Frequenzen als Maß der Verschiedenheit aufsummieren.
Nur ob meine Idee auch Robust ist, weiß ich leider nicht.

Edit:
Ich hab mir jetzt auch beide Dateien angeschaut (genauer gesagt edn Befehl mit dem die Dateien erzeugt wurden)
Wenn diese Dateien beide direkt vom RTLSDR rauskommen, dann werden die noch nicht demoduliert sein. Da musst du vorher machen. Sinnvoll vergleichen kannst du unter diesen Umständen nur die Signale im Audiobereich. Demodulierst du die Signale vorher nicht wirst du in der FFT an der Stelle des Trägers einen riesigen Ausschlag haben der dir die Berechnungen deutlich erschweren wird (oder sogar unmöglich macht).

Edit 2:
Habe nun auch nachgeschlagen: der RTLSDR gibt standardmäßig eine Samplerate von 2048000 Hz aus. Das MUSS noch demoduliert werden. Das könntest du z.B. mit GNURADIO machen.


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Wie Kreuzkorrelation von zwei I/Q-Streams eines Radiosen
Moin Wulf und danke für die Antwort :).

[quote]
vielleicht erklärst du erstmal warum du das überhaupt machen willst.
Ich habe mich zwar in der Praxis mit sowas noch nie beschäftigt, aber als erstes wirst du ein robustes Maß für die Kreuzkorrelation brauchen.
Mein erster Ansatz wäre folgender:
Ein Fenster zu N Samples wählen. Dann das Fenster jeweils über die Aufnahmen "schieben" und mit einer Fourieranalyse die Spektralsequenzen der Aufnahmen berechnen.
Dann müsste man "nur" noch die beiden Sequenzen gegenseitig "durchschieben" und die Amplitudendifferenz der FFT-Frequenzen als Maß der Verschiedenheit aufsummieren.
Nur ob meine Idee auch Robust ist, weiß ich leider nicht.
[/quote]

Das habe ich schon so gemacht, wie du das erwähnst, aber ich komme nicht auf befriedigende Ergebnisse. Mein Fenster ist 1000 Samples lang und ich durchsuche damit im anderen Stream die ersten 3.000.000 Samples. Das ist Zeitlich für einen Test noch machbar mit meinem Skript und ich habe beide Aufnahmen mit vielleicht 200ms Unterschied aufgenommen. Und was ich mache ist, dass ich das Ergebnis normiere und also nur Werte zwischen -1 und 1 bekomme. Wobeo 1 genau das gleiche Signal ist und -1 das invertierte Signal.

[quote]
Edit:
Ich hab mir jetzt auch beide Dateien angeschaut (genauer gesagt edn Befehl mit dem die Dateien erzeugt wurden)
Wenn diese Dateien beide direkt vom RTLSDR rauskommen, dann werden die noch nicht demoduliert sein. Da musst du vorher machen. Sinnvoll vergleichen kannst du unter diesen Umständen nur die Signale im Audiobereich. Demodulierst du die Signale vorher nicht wirst du in der FFT an der Stelle des Trägers einen riesigen Ausschlag haben der dir die Berechnungen deutlich erschweren wird (oder sogar unmöglich macht).
[/quote]
Mir geht's halt nicht um das Audio darin, sondern um das unmodulierte I/Q Signal wegen der höheren Samplingrate, damit das Time Delay noch genauer heraus kommen kann.

[quote]
Edit 2:
Habe nun auch nachgeschlagen: der RTLSDR gibt standardmäßig eine Samplerate von 2048000 Hz aus. Das MUSS noch demoduliert werden. Das könntest du z.B. mit GNURADIO machen.[/quote]
Wie gesagt, mir geht's da nicht um Audio, sondern um das I/Q. Ich kann da noch was filtern, um weniger Nebenfrequenzen rein zu kriegen, aber ich möchte halt ungern das Delay bezogen auf das Audio machen.

War das nun hilfreicher? :)

Grüße, Andreas


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Wie Kreuzkorrelation von zwei I/Q-Streams eines Radiosen
Hallo Andreas,
leider haben dieses Sticks, die zum Fernsehen gedacht sind, für 14,99€ keine frequenzgenaue und stabile PLL eingebaut. Wir hatten dazu bereits einen Thread, der das Problem erklärt:
ftopic21473.html

Gruß
Gerhard


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Wie Kreuzkorrelation von zwei I/Q-Streams eines Radiosen
[quote]
Mir geht's halt nicht um das Audio darin, sondern um das unmodulierte I/Q Signal wegen der höheren Samplingrate, damit das Time Delay noch genauer heraus kommen kann.
[/quote]

Als erstes wirst du auf alle Fälle die Oszillatoren von den RTLSDR Sticks synchronisieren müssen und hoffen, dass das ausreicht und die Sticks dann wirklich synchron laufen. Ob das funktioniert würde ich dann testen indem beide Geräte das selbe Signal bekommen. Damit kann man auch gleich die Amplituden auf Gleichheit kalibrieren.

Ich würde das Problem dann in zwei Schritten angehen:
1. Mit dem demodulierten Audiosignal die Verzögerung grob bestimmen (Frequenzbereich).
2. Versuchen die Trägerphasen im Zeitbereich zu erkennen und dann phasenrichtig Übereinanderlegen und nach bester Übereinstimmung suchen. Ich fürchte aber, dass die Phasen derart verzerrt werden, dass das eher unmöglich wird. Andererseits nutzen aber die TV Sender eine QAM wo die Phaseninformation bei der Demodulation wichtig ist. Vielleicht gehts ja.

Berichte bitte hier über eventuelle Fortschritte.

Übrigens: Deine zusätzlichen Ausführungen waren schon hilfreicher. Aber das Warum kommt immer noch nicht hervor. Mich würde interessieren WARUM du die Zeitverzögerung bestimmen willst. Was ist der Zweck dahinter?


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Wie Kreuzkorrelation von zwei I/Q-Streams eines Radiosen
[quote]Als erstes wirst du auf alle Fälle die Oszillatoren von den RTLSDR Sticks synchronisieren müssen und hoffen, dass das ausreicht und die Sticks dann wirklich synchron laufen. Ob das funktioniert würde ich dann testen indem beide Geräte das selbe Signal bekommen. Damit kann man auch gleich die Amplituden auf Gleichheit kalibrieren.
[/quote]
ich würd's gerne ohne rausreissen eines quarzes und kabelrüberschmeissen von einem anderen quarzes schaffen. das synchen anhand eines 1pps pulses klappt schon, nur hat der eine stick halt 2048100 und der andere vll 2048000 samples/sekunde. sollte s da nicht möglich sein bei klein genügenden needlen diese auch zu finden, bevor das sampledrift "rüberrutscht"? bei 100 samples unterschied sollte das ja dann mit einem vergleichssignal von vll 1000-5000 doch noch nicht so sonderlich verrutscht sein, was man empfängt, oder?

[quote]
Ich würde das Problem dann in zwei Schritten angehen:
1. Mit dem demodulierten Audiosignal die Verzögerung grob bestimmen (Frequenzbereich).
2. Versuchen die Trägerphasen im Zeitbereich zu erkennen und dann phasenrichtig Übereinanderlegen und nach bester Übereinstimmung suchen. Ich fürchte aber, dass die Phasen derart verzerrt werden, dass das eher unmöglich wird. Andererseits nutzen aber die TV Sender eine QAM wo die Phaseninformation bei der Demodulation wichtig ist. Vielleicht gehts ja.
[/quote]
ich hatte auch an den ersten schritt gedacht, aber ich habe keine ahnung, wie ich aus dem iq signal ans fm signal und dann ans audio komme :D. ich hoffe, dass das direkter geht.

[quote]
Berichte bitte hier über eventuelle Fortschritte.

Übrigens: Deine zusätzlichen Ausführungen waren schon hilfreicher. Aber das Warum kommt immer noch nicht hervor. Mich würde interessieren WARUM du die Zeitverzögerung bestimmen willst. Was ist der Zweck dahinter?[/quote]

kann ich gerne machen! ich habe eh vor meinen crap-code auf github zu laden, inklusive 1pps detektion und dann der kreuzkorrelation. aber ich würde gerne erstmal die ganze signalkette einmal bewiesen haben.
und ich mache das "immernoch" für das hier ftopic14415.html ;). ich brauche halt time of arrival angaben, die ich so bestimmen will und in bezug zum 1pps setzen will.

grüße, Andreas


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Wie Kreuzkorrelation von zwei I/Q-Streams eines Radiosen
[quote]
ich würd's gerne ohne rausreissen eines quarzes und kabelrüberschmeissen von einem anderen quarzes schaffen. das synchen anhand eines 1pps pulses klappt schon, nur hat der eine stick halt 2048100 und der andere vll 2048000 samples/sekunde. sollte s da nicht möglich sein bei klein genügenden needlen diese auch zu finden, bevor das sampledrift "rüberrutscht"? bei 100 samples unterschied sollte das ja dann mit einem vergleichssignal von vll 1000-5000 doch noch nicht so sonderlich verrutscht sein, was man empfängt, oder?
[/quote]
Naja, kommt darauf an. Ich würde mir aber den Hardwareaufwand antun. Immernoch besser als das in Software machen zu müssen. Dafür wüsste ich jetzt keinen Ansatz mehr. Vor allem wenn man samplegenaue Nulldurchgänge sucht um den Träger zu finden.

[quote]
ich hatte auch an den ersten schritt gedacht, aber ich habe keine ahnung, wie ich aus dem iq signal ans fm signal und dann ans audio komme :D. ich hoffe, dass das direkter geht.
[/quote]
Hatte ich schon gesagt. Schau dir mal GnuRadio an. Das kann man mit einer grafischen Oberfälche machen (gnuradio companion) oder als python script.

[quote]
ich mache das "immernoch" für das hier ftopic14415.html ;).
[/quote]
Entschuldige, hatte micht nicht mehr an den Thread erinnert.


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Wie Kreuzkorrelation von zwei I/Q-Streams eines Radiosen
moien,

ich habe mal gebatelt, aber komme nicht weiter
hier mal mein crap code soweit https://github.com/aerospaceresearch/tiqs

vielleicht kann mir da jemand mal helfen.

grüße, Andreas


  
 

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